Análisis de estrategias para minimizar la demanda de energía térmica en los hogares estudiantiles de la Universidad de La Frontera

7/30/2019 Anlisis de estrategias para minimizar la demanda de energa trmica en los hogares estudiantiles de la Universid

1/87

UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA

FACULTAD DE INGENIERA, CIENCIAS Y ADMINISTRACIN

DEPARTAMENTO DE INGENIERA DE OBRAS CIVILES

Anlisis de Estrategias para Minimizar la Demanda de EnergaTrmica en Los Hogares Estudiantiles de La Universidad de La

Frontera

TRABAJO DE TTULO PARA OPTAR AL TTULO

DE INGENIERO CONSTRUCTOR

PROFESOR GUA: SR. JUAN PABLO CARDENAS RAMIREZ

EDUARDO ANDRES MARTNEZ SEZ

2011


2/87

Dedicada a mi hijaJaviera Ignacia

Razn de mi vida


3/87

AGRADECIMIENTOS

En primer lugar quiero agradecer a mis padres Pablo Martnez y

Norma Victoria Sez por entregarme un apoyo incondicional en cada etapa

de mi vida, por los grandes sacrificios que han realizado para que estemomento sea posible, sin ustedes nada de este hermoso sueo que estoy

viviendo sera posible, sin ustedes no sera quien soy, ni mucho menos

podra ser lo que pretendo ser algn da, una persona feliz. Simplemente

un sincero y de todo corazn gracias, los amo.

A mis queridos viejitos Carlitos y Elly personas que desde muy

pequeo me han marcado, entregndome amor y cario.

A mis amadas Silvana y Javierita con quienes tengo el proyecto ms

importante de todos, el de formar una familia. Personas que son mis

pilares en esta etapa, gracias por estar en momentos difciles y por llenar

mis das de amor y cario, las amo con todo mi corazn, muchas gracias.

A mi hermana Carolina por traer a este mundo a Ninito (Agustincito)

que ha llenado de amor y alegra nuestro hogar. Y por los buenos deseos

que en su corazn tiene para m.

A Benedicto, Apolonia, Laura, Jimmy y Maritza por ayudarme en

momentos en que realmente los necesite, simplemente muchas gracias.

Finalmente a mi profesor gua Juan Pablo Crdenas y Cristian

Araneda por encaminarme en el final de este largo camino, resolver dudas

y tener paciencia ante cada consulta realizada, gracias.

Eduardo Andrs Martnez Sez


4/87

"Nunca, nunca renuncies a tus sueos, persguelos

apasionadamente y si no los consigues, no importa, el solo

recorrer ese camino habr valido la pena vivir, y ojal el sueo

que persigas sea un sueo imposible"

Felipe Cubillos.


5/87

INDICE DE CONTENIDOS

CAPITULO 1: Introduccin

1.1 Antecedentes del Problema 11.1.1 Exposicin General del Problema 11.1.2 Nivel Actual del Problema 21.2 Objetivos 31.2.1 Objetivos General 31.2.2 Objetivos Especficos 3

CAPITULO 2: Contexto

2.1 La Ciudad de Temuco 42.2 Clima de Temuco 62.3 Hogares Estudiantiles Universidad de La Frontera 92.3.1 Autogestin 102.4 Eficiencia Energtica 102.5 Condicin de Bienestar en una Vivienda 122.6 Normativa Vigente 132.7 Mejoramiento Trmico 162.8 Reacondicionamiento Trmico 17

CAPITULO 3: Metodologa

3.1 Introduccin 193.2 Eleccin del Tema de Estudio 193.3 Recoleccin de Informacin Tcnica 203.4 Levantamiento de Informacin 213.4.1 Ejecucin del Ensayo de Infiltracin por medio de

Blower Door Test 213.4.2 Anlisis Termogrfico 243.4.3 Termogramas 253.5 Descripcin de la Vivienda en Situacin Base 26

3.6 Descripcin de la Vivienda en Situacin BaseMejorada 263.7 Descripcin de la Vivienda en Situacin Mejorada 273.8 Modelamiento de la Vivienda 273.8.1 Modelo 283.9 Resultados Obtenidos 353.10 Evaluacin Econmica 36


6/87

3.10.1 Tasa Interna de Retorno 363.10.2 Valor Actual de Costos 37

CAPITULO 4: Resultados y Anlisis

4.1 Introduccin 384.2 Resultados de la simulacin de la vivienda, con

la situacin base 394.2.1 Descripcin de Materialidad de Situacin base

de la Vivienda 394.2.2 Ganancias Internas Situacin Base 394.2.3 Elementos Constructivos y Ventilacin 434.2.4 Total Combustibles 484.2.5 Cargas del Sistema 52

4.3 Resultados de la simulacin de la vivienda, conla situacin base mejorada 534.3.1 Descripcin de materialidad de Situacin base

Mejorada de la vivienda 534.3.2 Ganancias Internas 544.3.3 Elementos Constructivos y Ventilacin 554.3.4 Total Combustibles 564.3.5 Cargas del Sistema 594.4 Resultados de la simulacin de la vivienda, con

la situacin mejorada 59

4.4.1 Descripcin de materialidad de situacinmejorada de la vivienda 59

4.4.2 Ganancias Internas 604.4.3 Elementos Constructivos y Ventilacin 624.4.4 Total Combustible 624.4.5 Cargas del Sistema 644.5 Anlisis Econmico 654.5.1 Cubicaciones de Materiales Analizados 654.5.2 Estimacin de demanda energtica de la

vivienda en estudio 664.5.3 Estimacin del consumo de electricidad 674.5.4 Estimacin del consumo de gas 674.5.5 Comparacin en la Demanda 674.5.6 Anlisis de Precios Unitarios 684.5.7 Evaluacin Econmica de las Distintas

Situaciones 70


7/87

CAPITULO 5: Conclusiones 73

Bibliografa 75

ANEXO AGrficos Simulacin TrmicaANEXO B Termogramas y Humedad Relativa

INDICE DE TABLAS

Tabla 2.1 Precipitaciones Mensuales 2010 7Tabla 4.1 Costos Asociados a Sistema de Calefaccin

de tiro balanceado 40Tabla 4.2 Mayores prdidas en la envolvente de la vivienda 44Tabla 4.3 Prdidas mensuales por ventanas vivienda en

situacin base 46

Tabla 4.4 Prdidas mensuales por muros de la vivienda ensituacin base 46

Tabla 4.5 Prdidas mensuales por techumbre vivienda conla situacin base 48

Tabla 4.6 Demanda elctrica mensual de la vivienda ensituacin base 51

Tabla 4.7 Demanda anual para calefaccin de la viviendacon su situacin base 51

Tabla 4.8 Diferencias de ganancias internas entresituacin base y situacin base mejorada 55

Tabla 4.9 Diferencias de demanda anual para calefaccinde la vivienda entre situacin base ysituacin base mejorada 58

Tabla 4.10 Diferencias de Ganancias Internas entresituacin base, base mejorada y mejorada 61

Tabla 4.11 Diferencias de demanda anual para


8/87

calefaccin de la vivienda entre situacin

base, base mejorada y mejorada 64

Tabla 4.12 Cubicacin de Ventanas de vivienda en estudio 66Tabla 4.13 Cubicacin de Aislacin Techumbre 66Tabla 4.14 Cubicacin de Aislacin Piso 67Tabla 4.15 Consumo anual de electricidad de la

vivienda en situacin base, base mejorada

y mejorada 67

Tabla 4.16 Consumo anual de gas de la viviendaen situacin base, base mejorada y

mejorada 67

Tabla 4.17 Comparacin de demanda anual y eltotal de gasto energtico de las

soluciones propuestas 68

Tabla 4.18 Anlisis de precio unitario ventana DVH 3mm 69Tabla 4.19 Anlisis de precio unitario aislacin techumbre 69Tabla 4.20 Anlisis de precio unitario aislacin Piso 70Tabla 4.21 Anlisis de precio unitario Sellos de Infiltracin 70

Tabla 4.22 Evaluacin Econmica Situacin Base 71Tabla 4.23 Evaluacin Econmica Situacin Base

mejorada 71

Tabla 4.24 Evaluacin Econmica Situacin Mejorada 72

INDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Mapa de ubicacin de Temuco 4

Figura 2.2 Ciudad de Temuco 6Figura 2.3 Zonas Climticas de la IX Regin

De la Araucana 8

Figura 2.4 Ubicacin Hogares Estudiantiles 10Figura 2.5 Diagrama de bienestar 13


9/87

Figura 3.1 Blower Door Test 22Figura 3.2 Software retrotec fantestic 23Figura 3.3 Fotografa termografica 24Figura 3.4 Data logger 25Figura 3.5 Grafico datos recolectados por data logger 26Figura 3.6 Pestaas superiores para edicin del modelo 28Figura 3.7 Pestaa "Modelo" primer nivel 29Figura 3.8 Pestaa "Actividad" 30Figura 3.9 Pestaa "Cerramientos" 31Figura 3.10 Pestaa "Aberturas" 32Figura 3.11 Pestaa "Iluminacin" 33Figura 3.12 Pestaa "HVAC" 34Figura 3.13 Grfico de resultados de simulacin mostrados

en intervalos de meses 35

Figura 3.14 Grfico de resultados de simulacin mostradosen un intervalo anual 35

Figura 4.1 Grfico de ganancias internas anual ensituacin base 40

Figura 4.2 Grafico ganancias internas mensual ensituacin base 40

Figura 4.3 Grafico calentamiento de zona (anual) 41Figura 4.4 Grfico de prdidas de la envolvente de la

vivienda y ventilacin anual en la situacin

actual 43

Figura 4.5 Grfico de temperaturas sector hogares

estudiantiles 44Figura 4.6 Grafico demanda de calefaccin mensual 45Figura 4.7 Gasto anual de combustible y electricidad de la

vivienda en estudio con su situacin base 49

Figura 4.8 Gasto mensual de combustible y electricidad de


10/87

la vivienda en estudio con su situacin base 49

Figura 4.9 Grafica cargas anuales de sistema con situacinbase de la vivienda 52

Figura 4.10 Grafica cargas mensuales de sistema consituacin base de la vivienda 53

Figura 4.11 Grafico ganancias internas anual en situacinbase mejorada 55

Figura 4.12 Grafico elementos constructivos y ventilacinde vivienda en situacin base mejorada 56

Figura 4.13 Gasto anual de combustible y electricidad de lavivienda en estudio con su situacin base

mejorada 57

Figura 4.14 Gasto anual de combustible y electricidad de lavivienda en estudio con su situacin base

mejorada 57

Figura 4.15 Grafica cargas anuales de sistema con situacinbase mejorada de la vivienda 59

Figura 4.16 Grafico ganancias internas anual en

situacin mejorada 61Figura 4.17 Grafico elementos constructivos y ventilacin

De vivienda en situacin mejorada 62

Figura 4.18 Gasto anual de combustible y electricidadde la vivienda en estudio con su situacin

mejorada 63

Figura 4.19 Gasto mensual de combustible y electricidad

de la vivienda en estudio con su situacinmejorada 63

Figura 4.20 Grafica cargas anuales de sistema consituacin mejorada de la vivienda 65


11/87

Captulo 1. Introduccin

Anlisis de estrategias para minimizar la demanda de energa trmicaen los hogares estudiantiles de la Universidad de La Frontera 1

1.1 Antecedentes del Problema

1.1.1 Exposicin General del Problema

Una vivienda representa una demanda social muy importante. Basta

considerar que pasamos en el interior de los edificios (vivienda, trabajo,

etc.) ms del 80% de nuestra vida (ANFI Asociacin de Fabricantes de

Impermeabilizantes Asfalticos) y en todos ellos deseamos un ptimo grado

de confort trmico. Esto solo, por s mismo, ya sera un objetivo suficiente

para una accin sostenible.

Una correcta proteccin trmica en la envolvente del edificio,

representa un costo medioambiental y econmico. Sin embargo, los altos

beneficios que reporta en ambos aspectos, unido a su elevada vida media,

conducen a un balance absolutamente favorable a esta accin.

Entre las polticas de ahorro y eficiencia energtica, la incorporacin

y/o mejora en la envolvente trmica, es una de las opciones de menor

costo para obtener el mismo beneficio (EURIMA - European Insulation

Manufacturers Association, Documento Energy efficiencys Potential Still

Awaiting to be Fully Exploited, Publicado el 8 de marzo de 2011), siendoesta una medida fundamental e imprescindible para garantizar la

eficiencia energtica, el ahorro ambiental y el confort trmico de la

vivienda, tanto en una obra nueva como en un mejoramiento.

Una vivienda que no cuenta con aislacin trmica adecuada para la

zona en que esta se encuentra, tendr un mayor gasto de energa trmica,

adems de tener la problemtica de que en periodos fros, no podr

contener el calor generado por el sistema de calefaccin presente y sepresentara el fenmeno de condensacin y en periodos de calor esta

presentara altas temperaturas en su interior. Como consecuencia la

eficiencia energtica trmica de dicha vivienda no cumplira con los


12/87



estndares de confort trmico necesarios para esta zona.

1.1.2 Nivel Actual del Problema

Los mejoramientos trminos a una edificacin ya son un tema de

discusin nacional, tanto para el mbito pblico como para el privado.

Existe una verdadera preocupacin al respecto, esto queda demostrado en

el mbito pblico con un plan piloto que impulsa el MINVU en las

comunas de Temuco y Padre Las Casas, esto permite a las familias ms

modestas mejorar su confort trmico, sin recurrir a mtodos

contaminantes. En este plan piloto la inversin del ministerio alcanza los

1.256 millones de peso, recursos que tienen por objetivo permitir la

ejecucin de diversas mejoras en viviendas de diferentes sectores de estasdos comunas. En la mayora de los casos se opt por mejorar el

aislamiento trmico de las viviendas, esto considerando que estos hogares

corresponden a la clasificacin zona 5, segn el Manual de aplicacin de

reglamentacin trmica. Temando en cuanta esta clasificacin el invierno

se presenta con temperaturas bajas y fuertes lluvias, por lo cual las

viviendas sufren un fuerte deterioro con el paso de los aos. El mal estado

de las viviendas permite que la aislacin sea considerada como mala frentea las exigencias de la actual normativa. Esto implica en que las viviendas

cuentan con perdida trmica que se traducen en que la energa calrica no

se conserve dentro del hogar y sufra infiltraciones hacia el exterior.

En el mbito privado se encuentra el Condominio Frankfurt que es

el primer proyecto inmobiliario en Chile de innovacin tecnolgica con

aplicaciones de estndares europeos de confort y bajo consumo energtico,

adems cuentan con certificacin por comportamiento efectivo eneficiencia energtica y certificacin por desempeo medioambiental. Todo

esto implica ahorros significativos en energa trmica.

En trminos generales todas las lneas en el tema de mejoramientos


13/87



trmicos buscan la posibilidad de mejorar las condiciones de confort

trmico al interior de la vivienda, esto ha ido tomando mayor fuerza en los

ltimos aos, abarcando viviendas costosas como es el caso del

condominio Frunkfurt y viviendas de emergencia como las de la fundacin

un techo para Chile.

1.2.- Objetivos

1.2.1 Objetivo General

Evaluar una estrategia adecuada para minimizar la demanda de

energa trmica en Los Hogares Estudiantiles de la Universidad de la

Frontera.1.2.2 Objetivos Especficos

Estimar la demanda de energa trmica de la vivienda.

Realizar un anlisis trmico completo antes y despus de las

mejoras.

Minimizar la demanda de energa trmica a travs de mejoras en la

envolvente trmica de la vivienda.

Establecer un nivel de comparacin de costo en relacin a los

resultados obtenidos en gasto energtico.


14/87

Captulo 2. Contexto


2.1 La Ciudad de Temuco

Temuco capital de la IX Regin de la Araucana y de la Provincia de

Cautn, Chile, fue fundada el 24 de febrero de 1881 y es una ciudad

ubicada a 667 km al sur de Santiago. A 80 km de la ciudad se encuentrael Ocano Pacfico y al oeste la Cordillera de Los Andes. En voz

mapudungn (mapuche), Temuco significa Agua de Temu, y es una de

las ciudades de Chile que ms ha crecido urbanamente en los ltimos

aos. A partir de la dcada de los noventa, la ciudad vive un acelerado

proceso de crecimiento y urbanizacin, e inicia un proceso de

consolidacin para transformarse en el principal centro de servicios del sur

de Chile. El sitio de la ciudad morfolgicamente corresponde a terrazasfluviales del ro Cautn que se desarrollan en forma encajonada entre los

cerros ielol (350 msnm) y Conun Huenu (360 msnm).

Figura 2.1 Mapa de Ubicacin de Temuco.


15/87

Captulo 2. Contexto


Existe un concepto que ha aparecido hace un par de aos llamado el

Gran Temuco, el cual es un conglomerado conformado por la unin de dos

comunas, Temuco y Padre Las Casas. El concepto metropolitano de Gran

Temuco nace cuando al escindirse un sector o barrio de la ciudad de

Temuco, Padre Las Casas, formando una nueva divisin administrativa,

por lo que desde entonces Temuco trasciende lo que era propiamente la

comuna original homnima. El conglomerado formado por estas dos

comunas tiene una superficie comprendida por ms de 23 km de norte a

sur y cerca de 14 km de este a oeste.

Segn el censo nacional de 2002 Gran Temuco contaba con 260.878

habitantes. De acuerdo a la proyeccin del INE si se suman los habitantesde ambas comunas, la poblacin alcanzara para el ao 2010 un total de

377.495 habitantes, lo que la convertira en la quinta rea metropolitana

de Chile tras las conurbaciones del Gran Santiago, Gran Concepcin, Gran

Valparaso y Gran La Serena.

Cabe destacar que entre otras cosas, las dos comunas tiene una

problemtica en comn: la contaminacin atmosfrica la cual se produce

principalmente por la combustin de lea hmeda, tema que se trata eneste mismo apartado ms adelante.


16/87

Captulo 2. Contexto


Figura 2.2 Ciudad de Temuco.

2.2 Clima de Temuco

En la ciudad predomina un clima templado lluvioso con influencia

mediterrnea, cuya caracterstica principal es que la precipitaciones se

hacen presentes en todos los meses del ao, concentrndose

principalmente en el perodo invernal, siendo enero y febrero meses secos.

El clima se presenta en la zona con caractersticas que se hacen sentir a

travs de la influencia ocenica, con registros moderados de la amplitud

trmica Las precipitaciones registran una distribucin a travs de todo el

ao, observndose una leve disminucin en sus registros mensuales en

poca de verano y alcanzando registros superiores a 1000 mm anuales.


17/87

Captulo 2. Contexto


Tabla 2.1 Precipitaciones Mensuales 2010

Fuente: Balance Hdrico, Ferias Araucana S.A Temuco


18/87

Captulo 2. Contexto


Figura 2.3 Zonas Climticas de la IX Regin de La Araucana.


19/87

Captulo 2. Contexto


Cabe mencionar que para este estudio se utiliza la zona nmero 5

del Manual de Aplicacin de Reglamentacin Trmica, correspondiente a la

Comuna de Temuco, como lo muestra la Figura 2.3

2.3 Hogares Estudiantiles Universidad de La Frontera

El Programa de Residencias Estudiantiles Autogestionados de la

Universidad de la Frontera se inicia en el ao 1991, a travs de un

Convenio suscrito entre la Universidad, la Gobernacin y 11

Municipalidades de Malleco, con el propsito de posibilitar la construccin

de mdulos en territorios del Campus Integrado de la Universidad, cedidos

por la Junta Directiva para estos fines. El terreno traspasado y el proyecto

arquitectnico inicial contemplan la posibilidad de construccin de 22

Mdulos y uno de Administracin.

En la actualidad, se han Construido 9 Mdulos de 184 mts con

capacidad para 18 alumnos cada uno. Cinco de ellos han sido financiados

por las 11 Municipalidades de Malleco; dos por la Gobernacin de Aysen;

uno por la Municipalidad de Carahue; y uno por la Intendencia de la

Regin de Magallanes y la Antrtica Chilena.


20/87

Captulo 2. Contexto


Figura 2.4 Ubicacin Hogares Estudiantiles

2.3.1 Autogestin en los hogares

Las Residencias tienen un sistema de organizacin interna de

administracin y mantencin de la casa. Existe una Directiva y se delegan

tareas. La responsabilidad, participacin, identidad y autonoma respaldan

el quehacer de los y las estudiantes, siendo personas proactivas en el

mejoramiento de la convivencia y de su residencia.

2.4 Eficiencia Energtica

Eficiencia energtica se entiende la obtencin de un resultado (un

determinado proceso, la obtencin de un producto, la realizacin de un

servicio, etc.) minimizando el consumo de energa.

Usar eficientemente la energa significa no emplearla en actividades


21/87

Captulo 2. Contexto


innecesarias y conseguir realizar nuestras actividades con el mnimo

consumo de energa posible. Eficiencia energtica es utilizar la energa sin

desperdiciarla. Desarrollar tecnologas y sistemas de vida y trabajo que

ahorren energa es lo ms importante para lograr un autntico desarrollo,

que se pueda llamar sostenible.

El uso eficiente de la energa ayuda a proteger los recursos naturales

no renovables, disminuye el impacto ambiental del uso de la energa y crea

consumidores responsables.

Algunos beneficios de la eficiencia energtica son:

Beneficios estratgicos: reducir la vulnerabilidad que tiene el paspor depender de fuentes energticas externas.

Beneficios econmicos: ahorrar al reducir el consumo de energa,reducir el costo que tiene sta, se generan actividades econmicas,

empleos y oportunidades de aprendizaje. Beneficios ambientales: disminuir la presin sobre los recursos

naturales y sobre los asentamientos humanos porque se demandar

menos energa. Beneficios sociales: las familias ms pobres son las que gastan un

mayor porcentaje de sus ingresos en energa; con medidas correctas

disminuir su consumo lo que generar ahorros.

Tambin no se puede dejar de tomar en cuenta que al ser Chile un

pas en vas de desarrollo, este busca una mayor industrializacin, lo

que conlleva ser un pas ms productivo, por lo cual producira un

mayor consumo energtico a nivel pas. Por lo tanto que tengamospolticas a todo nivel de eficiencia energtica, es de vital importancia

para cuidar este recurso muchas veces escaso.


22/87

Captulo 2. Contexto


2.5 Condicin de Bienestar en una Vivienda

Se construy el diagrama del Bienestar referido a una velocidad del

aire fija, el cual permite determinar para cada valor de temperatura

efectiva, el porcentaje de individuos que identifican dichas condiciones conel ptimo de bienestar. Este diagrama se aplica para ambientes

acondicionados con un movimiento del aire entre 5 a 8m/min y una

ocupacin media de 3 horas o ms.

Las curvas representadas sobre la parte superior e inferior del

diagrama indican que la mayor parte de las persona experimentan el

mximo de bienestar en verano con una temperatura efectiva de 21,5C y

en invierno con una temperatura efectiva de 19,5C.

La temperatura efectiva es un ndice de la sensacin de calor o de

fro experimentada por el cuerpo y que no significa necesariamente que se

deba tener una sensacin idntica de confort para todos los pares de

valores de temperatura-humedad relativa correspondientes a una misma

temperatura efectiva. Ciertamente, se tendr un cierto malestar en

correspondencia con los valores ms altos y ms bajo de la humedadrelativa, ya que en el primer caso se produce una acumulacin de vapor

sobre los vestidos y, simultneamente, se aumenta la capacidad de

percepcin de los olores. Mientras que en el segundo caso se secan las

mucosas originando una desagradable sensacin de sequedad.


23/87

Captulo 2. Contexto


Figura 2.5 Diagrama de Bienestar.

2.6 Normativa Vigente

El aislamiento trmico y la construccin sustentable ganan terreno

en el sector y cada da se multiplican las iniciativas para avanzar en estasmaterias.

En Chile, el Instituto Nacional de Normalizacin (INN) concluy un

proyecto en el que se efectuaron 52 nuevas normas relacionadas con estos


24/87

Captulo 2. Contexto


tpicos. En esta labor se utilizaron como parmetros los lineamientos de

las normativas internacionales y las normas ISO que especifican mtodos

de clculo y de ensayo para determinar la aislacin trmica de los

materiales y elementos de construccin. Estas normas constituyen la base

de la reglamentacin trmica, la cual en acuerdo con el comit nacional, se

pretende implementar de manera paulatina como complementacin de la

reglamentacin trmica existente, la que en Enero de 2007 comenz su

segunda etapa. Es as que se estudiaron un importante grupo de normas

relacionadas con la aislacin trmica, que tienen como objetivo

complementar la Reglamentacin Trmica vigente, especificada

en la Ordenanza General de Urbanismo y Construccin.

Estas normas consideran que la aislacin trmica es un factor

fundamental para la habitabilidad de los edificios y es la base para lograr

edificios de calidad y ms eficientes. Especifican los mtodos de clculo

para determinar las resistencias y transmitancias trmicas de elementos

constructivos de la envolvente, techumbre y piso de una vivienda, y en

general de cualquier elemento que separe ambientes de distinta

temperatura. Adems, significan para Chile un importante avancetecnolgico, ya que implementan mtodos de clculo para determinar la

aislacin trmica de las particiones como ventanas, puertas de los

elementos constructivos (muro, tabique y losa), evaluando de manera ms

completa dichos elementos.

El cambio ms notorio es la nueva edicin de la norma NCh853

relacionada con el acondicionamiento trmico, la envolvente trmica deedificios, el clculo de resistencias y transmitancias trmicas, oficializada

en Enero de 2008 por el Ministerio de Vivienda y Urbanismo, MINVU, la

cual es base de nuestra reglamentacin trmica. Si bien es la

Reglamentacin la que especifica los valores lmites de transmitancia, es la


25/87

Captulo 2. Contexto


norma NCh853 la que especifica la metodologa de clculo de la misma.

Tambin se estudiaron las normas NCh3076/1 que aborda el

comportamiento trmico de puertas y ventanas y la determinacin de la

transmitancia trmica por el mtodo de la cmara trmica, y NCh3076/2

que analiza el comportamiento trmico de puertas y ventanas, la

determinacin de la transmitancia trmica por el mtodo de la cmara

trmica enfocadas en ventanas de techumbres y otras ventanas

sobresalientes. En stas se especifican mtodos normalizados de

laboratorio para medir la transmitancia trmica, los cuales permiten una

comparacin equitativa entre diferentes productos tales como sistema

puerta o ventana, ventanas de techumbre y ventanas sobresalientes. Estos

mtodos tienen la particularidad de incluir los efectos sobre la aislacintrmica de marcos, hojas, persianas, hojas de puertas y fijaciones.

Adems para la elaboracin de estas normas, se adoptaron normas

ISO sobre sustentabilidad en la construccin de edificios. Esta normas son

las NCh3048/1 que estudia la sustentabilidad en la construccin de

edificios y los mtodos para el desarrollo de indicadores de

sustentabilidad, y NCh3049/1 que tambin aborda la sustentabilidad enla construccin de edificios pero enfocada en los mtodos de evaluacin del

comportamiento ambiental de los trabajos de construccin. Adems, se

est estudiando la primera norma sobre terminologa en eficiencia

energtica de la construccin que corresponde a la NCh3149. De esta

forma, se contribuye al mejoramiento de procesos y productos en el sector,

lo que significa una mejor calidad de vida de los ocupantes al contar con

espacios ms confortables, con menos prdida de calor en invierno y mejormantencin de la temperatura interna en verano.


26/87

Captulo 2. Contexto


2.7 Mejoramiento Trmico en Temuco

Uno de los lineamientos con los que cuenta el PDA (Plan de

Descontaminacin Atmosfrica) para las comunas de Temuco y Padre Las

Casas es el mejoramiento energtico de la vivienda, en este aspecto el PDApropone las siguientes medidas para cumplir su funcin.

1. El Ministerio de Vivienda y Urbanismo (MINVU) focalizar en Temuco yPadre Las Casas, mediante el PPPF (Programa de Proteccin del

Patrimonio Familiar), un subsidio especial para el mejoramiento trmico

de las viviendas existentes.

2. El MINVU deber disear un mecanismo de intervencin pblica para

fomentar el reacondicionamiento trmico del parque construido deviviendas.

3. El SERVIU deber evaluar la aplicacin de un subsidio para mejorar laaislacin trmica de las viviendas nuevas.

4. La CORFO y MINVU regionales debern difundir los instrumentos definanciamiento para Proyectos de Innovacin en Eficiencia Energtica

para la Construccin de Viviendas.

A travs del Programa de Proteccin del Patrimonio Familiar de laactual poltica habitacional del SERVIU, se crearon mil subsidios para el

aislamiento trmico de la vivienda, los que se pusieron a disposicin el 24

de abril de 2008. Los propietarios de viviendas ubicadas en la zona

saturada de Temuco y Padre Las Casas pueden obtener un subsidio de

dicho Programa aumentado en 50 UF, siempre que lo ocupen en mejoras

relacionadas con reacondicionamiento trmico. De esta manera, un

proyecto de este tipo podr obtener un monto mximo de 100 UF (lasfamilias necesitarn 3 UF de ahorro).

Las obras consideradas de reacondicionamiento trmico son: el

mejoramiento de la aislacin en cubiertas, muros y pisos; la reposicin de


27/87

Captulo 2. Contexto


ventanas, puertas, pavimentos, tabiques y cielos; y la reparacin de

filtraciones en murallas, pisos, cielos y ventanas. El objetivo es que los

inmuebles alcancen los estndares mnimos establecidos en la

Reglamentacin Trmica, mejoren su aislacin y, en consecuencia, se haga

un uso ms eficiente de la lea y sus derivados. Con esto, no slo se

contribuye al ahorro familiar por el menor consumo de lea, sino tambin,

a la descontaminacin atmosfrica. (Corporacin de certificacin de lea,

2009)

El mejoramiento trmico de una vivienda permite una menor

demanda de energa para alcanzar el confort trmico dentro de la vivienda,

una menor demanda de energa se traduce en un menor uso decombustible destinado a la calefaccin, principalmente lea en el caso de

Temuco y Padre Las Casas, lo que implica una menor emisin de MP10.

Entonces, una reduccin de emisiones de MP10 se puede lograr con un

reacondicionamiento trmico realizado a la vivienda, reduccin que

depender del ahorro energtico que se logre con la mejora.

Los esfuerzos desplegados por las autoridades ambientales se han

concentrado hasta ahora principalmente en la realizacin de campaas deeducacin sobre el correcto uso del combustible entre la ciudadana, de

manera de reducir las emisiones en la etapa de combustin. Las

autoridades ambientales tambin han reconocido la importancia de

potenciar la sustitucin de lea hmeda por seca. Dicha sustitucin

podra lograrse a travs de incentivos econmicos o mediante la

fiscalizacin de la misma cadena de comercializacin de la lea.

En el mbito de mejoramiento de la vivienda se estima que es posiblealcanzar un ahorro de energa, por vivienda, entre 27% y 68%, segn

distintos escenarios de reacondicionamiento trmico, de acuerdo a los

resultados obtenidos en el estudio Programa de inversin pblica para


28/87

Captulo 2. Contexto


fomentar el reacondicionamiento trmico del parque construido de

viviendas , en el cual se realiz una evaluacin para diez tipologas de

viviendas de la ciudad de Temuco. Con esto se disminuye

considerablemente el uso de calefaccin residencial, lo que a su vez tiene

directa relacin con las emisiones de MP10 que aportan las viviendas.

(www.pdatemucopadrelascasas.cl)

2.8 Reacondicionamiento Trmico

Se entiende como reacondicionamiento trmico a todas aquellas

soluciones, mtodos y/o materiales que permiten disminuir el consumo

energtico, y en consecuencia, aumentar el confort trmico de los

integrantes de una edificacin.

Al pensar en el concepto de reacondicionamiento trmico, es

recurrente que slo se asocie a un aumento o disminucin de la

temperatura (dependiendo de la poca del ao) en el interior de un recinto.

Pero reacondicionar trmicamente una edificacin conlleva muchos otros

beneficios.

Los principales beneficios que se pueden destacar al reacondicionaruna edificacin son:

Logro de un confort trmico para los habitantes de una edificacin.

Disminucin del c onsumo energtico (eficiencia energtica).

Disminucin de la ocurrencia de puentes trmicos.

Disminucin del riesgo de condensacin en elementos perimetrales.

Mejora de la calidad del ambiente trmico interior de una edificacin.


29/87

Captulo 3. Metodologa


3.1 Introduccin

El presente apartado muestra la estructura metodolgica que gua el

trabajo realizado. Esta etapa dentro de la propuesta de trabajo se

considera fundamental, ya que de sta depende el eventual xito quetengan las metas trazadas. Por este motivo se entregan los pasos a seguir y

las medidas concretas que se han adoptado para la ejecucin.

3.2 Eleccin del tema de estudio

Para elegir un tema tenemos que referirnos a un hecho no resuelto

que debe encontrar una respuesta terica o prctica, cientfica o vulgar,

social o individual, lo cual posibilitara resolver parcial o totalmente elproblema.

Por lo cual partimos de la primicia que el hombre siempre se ha

esforzado por crear un ambiente trmicamente cmodo. Esto se refleja en

las construcciones tradicionales alrededor del mundo desde la historia

antigua hasta el presente. Hoy, crear un ambiente trmicamente cmodo

todava es uno de los parmetros ms importantes a ser considerado

cuando se disean edificios.

Se define confort trmico en la Norma ISO 7730 c omo Esa condicin

de la mente en la que se expresa la satisfaccin con el ambiente trmico.

Tomando en consideracin esa definicin se escogen los hogares

estudiantiles de la Universidad de La Frontera por considerar que el

confort trmico es un factor crtico para el rendimiento escolar, la

satisfaccin fsica y sicolgica de cualquier estudiante. Por lo cual si ellugar donde pasan la mayor parte del tiempo los estudiantes, tomando en

consideracin que se encuentran lejos de sus hogares y a esto le sumamos

condiciones poco confortables en los hogares estudiantiles restringen la


30/87



capacidad de los alumnos de rendir a su mxima capacidad, a la vez que

pueden dar lugar a enfermedades de diversos tipos. Por lo cual se

considera un motivo lo suficientemente valido para realizar este estudio en

los hogares estudiantiles de la Universidad de La Frontera.

Sin dejar de lado que este tema surgi de la vivencia personal, de

morar en un hogar universitario que no contaba con las condiciones

ideales de confort trmico.

3.3 Recoleccin de Informacin Tcnica

Para la recoleccin de antecedentes se contact con dos entes de la

Universidad de la Frontera, estos fueron La Direccin de Obras y La

Direccin General Estudiantil. Con la direccin de Obras se solicitaron la

entrega de los Planos de Cortes Constructivos, Planos de Cubierta, Detalle

de Hojalatera, Evacuacin Aguas Lluvias, Plantas Elevaciones, Cortes y

Emplazamiento, adems de las Especificaciones Tcnicas de la Obra

Construccin Hogar Estudiantil Magallnico, que est ubicada en Campus

Andrs Bello, Sector Valentn Letelier, Lote 15-B Ex Fundo Trianon, Calle

Los Crisantemos S/N Temuco. Con la DGE de La Universidad se hicieron

averiguaciones sobre aspectos de los hogares, como cantidad de

estudiantes por hogar, poca en que se encuentran habitados y distintos

aspectos que pudieran ser relevantes para el estudio, adems de tener

autorizacin para ingresar a los hogares para nuestro estudio y poder

encuestar a los ocupantes. Con estos datos ya en nuestro poder y ms

datos sobre caractersticas locales de la zona en cual se emplazan los

hogares, ya contamos con los antecedentes para comenzar a modelar

muestra vivienda a estudiar.


31/87



3.4 Levantamiento de Informacin

En este apartado se describen los ensayos que se utilizaran o

complementaran el anlisis trmico de la vivienda. Estos son de vital

importancia, ya que nos entregaran un anlisis lo ms cercano a larealidad.

3.4.1 Ejecucin del Ensayo de Infiltracin por medio del Blower DoorTest.

Blower Door Test es una prueba que consiste bsicamente en un

ventilador calibrado para medir un caudal de aire. Este se instala en la

puerta de un edificio o vivienda en conjunto con un panel que se ajusta a

dicha puerta tal como se muestra en la Figura 3.1. ; el ventilador generaun flujo de aire y diferencia de presin entre el interior y exterior. El flujo

de aire se puede dirigir hacia el exterior del edificio (despresurizacin), o

bien hacia el interior del edificio (presurizacin) o bien una combinacin de

ellas. El flujo de aire y las diferencias de presin son registrados y

controlados por un dispositivo que se conecta al ventilador (DM-2).

Mediante la combinacin de flujo y presin de aire se establece la

estanqueidad o hermeticidad de la zona analizada, ya que se obliga a que

el aire pase a travs de los orificios o aberturas no controladas.


32/87



Figura 3.1 Blower Door Test

Para la realizacin del ensayo se utiliz el software Fantestic de

Retrotec, que se muestra en la Figura 3.2 Aqu se ingresan los datos detemperatura, volumen y rea de la vivienda en estudio, velocidad del

viento, altura con respecto al nivel del mar y otros. Este software est

interconectado al DM-2 y por lo tanto nos entrega los resultados de

manera ms ordenada, por medio de un reporte.


33/87



Figura 3.2. Software Retrotec Fantestic.


34/87



3.4.2 Anlisis Termogrfico

Desde un enfoque terico, la termografa es la ciencia que estudia el

perfil y distribucin trmica de la superficie de los cuerpos slidos; es una

extensin de la termometra clsica aunque representa un conceptodistinto de la medicin de temperatura habitual por contacto.

Tcnicamente, basa su funcionamiento en la medicin de energa irradiada

por una superficie en el espectro infrarrojo (IR). (www.testo.com.ar)

El anlisis termogrfico se realiz cuando exista un mayor delta de

temperatura entre el interior y exterior de la vivienda, idealmente, en la

noche o temprano en la maana, con esto la imagen se puede visualizar de

mejor manera como se expresa en la Figura 3.3 y esto nos permitevisualizar las partes por las cuales la vivienda tiene perdidas energticas.

Figura 3.3. Fotografa Termogrfica.


35/87



3.4.3 Termogramas

Para monitorear las fluctuaciones y caractersticas de humedad y

temperatura implcitas en las tres vivienda mejoradas se utilizaron Data

Logger presentado en la Figura 3.4 , dispositivo que se encarga de realizarmediciones (temperatura y humedad relativa), para luego almacenarlas en

su memoria y as mantener un registro de datos, extenso en el tiempo.

Estos se dejaban en puntos estratgicos con el fin de comparar las

caractersticas de las viviendas antes y despus de las mejora.

Figura 3.4 Data Logger

Los resultados entregados por estos dispositivos se pueden llevar a

grficos para analizar de mejor manera las diferencias de temperatura y

humedad que existen en el interior y exterior de la vivienda en estudio. Y

genera un registro que es exportado a excel en el cual se van registrando

todos los puntos tomados por el Data Logger. Grficamente se representa

en el ANEXO B.


36/87



Figura 3.5 Grafico Datos Recolectados por Data Logger

3.5 Descripcin de la Vivienda en su situacin base

En este apartado describiremos la situacin actual de la vivienda,

esto expresando su materialidad, reas, tipo y espesores de aislacin. Lo

cual con los datos entregados ser modelado en la vivienda en su situacin

base, lo que entregara resultados de ganancias internas, cerramientos y

ventilacin, total Combustible y cargas de sistema.

3.6 Descripcin de la Vivienda es su situacin base mejorada.

La situacin base mejorada consiste en identificar medidas de bajo

costo que puedan mejorar la situacin actual, eliminando parcial o

totalmente el problema. Estas mejoras como mnimo deben dejar a la

vivienda cumpliendo con la normativa vigente. Entre estas medidas se

pueden encontrar: Inversiones menores: mejoramientos, ampliaciones y/o reparaciones

de la infraestructura o equipamiento existentes.


37/87



Medidas de gestin y/o administrativas

Las medidas contempladas en mejorar la situacin base permiten

disminuir parte del dficit calculado, por lo tanto, la dimensin y costos

del proyecto puede ser menor que los contemplados originalmente. Juntocon ello, los beneficios atribuibles al proyecto tambin pueden variar, ya

que parte del problema podra estar solucionado.

Al igual que en la descripcin de la situacin base se proceder de igual

forma en cuanto a los resultados.

Las mejoras realizadas en la situacin base mejorada son las expuestas

en el Manual de aplicacin de Reglamentacin Trmica, expresado en elapartado de Soluciones Constructivas Genricas, que detalla las

soluciones constructivas genricas ms comunes, presentes en la

envolvente de la vivienda, con el fin que se logre obtener las caractersticas

trmicas de la zona de estudio. En este caso especfico se contempla son

realizar una mejora en el piso y techumbre de la vivienda, ya que lo que

corresponde a ventanas y muro cumplen con la normativa vigente.

3.7 Descripcin de la Vivienda es su situacin mejorada.

Las mejoras realizadas en este situacin solo varan en comparacin

con la situacin base mejorada en la realizacin de cambios en cuanto a

disminuir la infiltracin de la vivienda y cambio de ventanas.

3.8 Modelamiento de la Vivienda

Una vez recolectados los datos obtenidos en terreno y de los ensayos

de infiltracin que se realizaron a las viviendas en estudio, se procedi arealizar el modelamiento y simulacin energtica por medio del software

Desing Builder que es una interfaz grfica del motor de clculo

EnergyPlus.


38/87



El modelamiento y simulacin energtica se realiza principalmente

para predecir la demanda y consumo energtico de una vivienda. Con

estos resultados se pueden proponer estrategias para disminuir el

consumo que posee una casa y as lograr mejorar la calidad de vida para

sus ocupantes.

Para realizar la modelacin energtica se debe tener en cuenta las

variables de entrada que posee el software tales como: ubicacin, forma y

orientacin, materialidad del edificio en estudio, ganancias de energas,

ventilacin e infiltracin.

Conocidas las variables de entrada del Desing Builder se comienza la

modelacin siguiendo los pasos establecidos en el programa. Para realizarde forma rigurosa y ordenada es recomendable llenar todas las pestaas

superiores en el mismo orden en que las muestra el software.

Figura 3.6 Pestaas superiores para edicin del modelo.

A continuacin se muestra de manera general los datos que se

deben llenar en cada pestaa.

3.8.1 Modelo

En esta parte del programa se realiza la creacin y visualizacin del

dibujo en 3D de la vivienda, donde debe estar especificado el espesor de

los muros y la geometra completa de las zonas trmicas.


39/87



Figura 3.7 Pestaa Modelo primer nivel.

Actividad: En este punto debe quedar especificado la ocupacin quetiene cada zona de la vivienda (con sus respectivos horarios),

establecer las Temperaturas mnimas y mximas para que funcione

la calefaccin y refrigeracin, la cantidad de aire fresco mnimo (L/s-

persona), la cantidad de lux requeridas por zona, entre otrosdetalles.


40/87



Figura 3.8 Pestaa Actividad.

Cerramientos: En este punto se agregan todas las caractersticas dematerialidad que tiene la vivienda de acuerdo a la envolvente de la

misma. Cada material incluido en el modelo se ingresa con su

respectiva conductividad trmica y densidad de acuerdo a la NCh

853 (1991). Otro dato importante a ingresar es la infiltracin de aire

en unidades de renovaciones de aire por hora.


41/87



Figura 3.9 Pestaa C erramientos .

Aberturas: Se deben ingresar las caractersticas de los vidrios y delos marcos de cada ventana.


42/87



Figura 3.10 Pestaa Aberturas.

Iluminacin: Se colocan los horarios de iluminacin y el tipo deiluminacin para cada una de las zonas de la vivienda con el objetivo

de calcular las ganancias internas de energa por iluminacin(W/m2-100 lux).


43/87



Figura 3.11 Pestaa Iluminacin.

HVAC: Es la pestaa en donde se ingresan los datos declimatizacin (Heating, Ventilating and Air Conditioning); primero se

debe elegir qu zonas de la vivienda estn acondicionadas con

calefaccin y refrigeracin, ingresar el tipo de combustible a utilizar,

el rendimiento del sistema de calefaccin con el objetivo de calcular

el consumo, el rendimiento del sistema de refrigeracin y horarios de

ventilacin natural.


44/87



Figura 3.12 Pestaa HVAC.

Realizado todo este proceso, se comienza a simular la vivienda.

Dicha simulacin es realizada y calculada por el motor de clculo Energy

Plus, posteriormente entrega los resultados que es posible visualizar en

horas, meses, das o aos, tal como se muestra en la figura 3.14 y 3.15.


45/87



Figura 3.13 Grfico de resultados de simulacin mostrados enintervalo de meses.

Figura 3.14 Grfico de resultados de simulacin mostrados en unintervalo anual.

3.9 Resultados Obtenidos

En este apartado se visualizaran los resultados de la simulacin, se

puede tambin obtener los resultados en intervalos de tiempo, estos

pueden ser anual, mensual, diario, horario y sub-horario. Adems se


46/87



pueden seleccionar los parmetros que se desean ver, los cuales estn

agrupados por: Todos, datos del sitio, confort, ganancias internas,

cerramientos y ventilacin, desglose de combustibles, totales de

combustible, produccin CO2, cargas del sistema y personalizado (se

pueden personalizar los grficos de acuerdo los parmetros que se deseen).

Es importante mencionar que estos parmetros se visualizan slo si

se encuentra posicionado en el nivel edificio. Si no es as, es decir si se

encuentra en cualquier otro nivel, como bloque o zona slo se mostrarn

los siguientes parmetros: Todos, datos del sitio, confort, ganancias

internas, cerramientos y ventilacin y personalizado. Finalmente podemos

elegir la forma en que se muestran los resultados: 1. grfica, 2. Datos enceldas, 3. grfica y tablas, 4. tabla.

3.10 Evaluacin Econmica

La evaluacin econmica tomaremos dos aspectos a evaluar, la Tasa

Interna de Retorno (TIR) y el Valor Actual de Costos (VAC).

3.10.1 Tasa Interna de Retorno

La tasa interna de retorno mide la rentabilidad promedio que tiene

un determinado proyecto.

El criterio de decisin al aplicar la TIR es el siguiente: Si la TIR es mayor que la tasa social de descuento: es conveniente

ejecutar el proyecto Si la TIR es igual que la tasa social de descuento: es indiferente


47/87



ejecutar el proyecto Si la TIR es menor que la tasa social de descuento: no es

conveniente ejecutar el proyecto

3.10.2 Valor Actual de Costos

El valor actual de costos, VAC, permite compara alternativas de

igual vida til. Se calcula de acuerdo a la siguiente frmula:

El criterio de decisin al utilizar el VAC es el siguiente: la alternativa

de solucin evaluada que presente el menor valor actual de costos, es la

ms conveniente desde el punto de vista tcnico econmico.


48/87

Captulo 4: Resultados y Anlisis


4.1 Introduccin

Luego de modelar la vivienda, con el Software Design Builder, este

nos arroja varios resultados con respecto al comportamiento enrgico-

trmico, tanto de las materialidades existentes como las que sepropondrn para mejorar, expresados en grficos. Los grficos que se

presentaran en el presente captulo y que sern analizados sern:

Ganancias Internas. Elementos Constructivos y Ventilacin. Total de Combustible. Cargas en el sistema.

Todos estos anlisis se realizaran en tres escenarios. El primero es con

la situacin base, esto es modelar la vivienda con su materialidad actual y

datos que nos entregaron los ocupantes, en conclusin es como la casa se

encuentra actualmente.

El segundo es la situacin base mejorada, esto se consigue mejorando

lo correspondiente a aislacin en techumbre y muros. Estas mejoras

realizadas con lo expuesto en el Manual de Aplicacin de Reglamentacin Trmica en las Soluciones Constructivas Genricas, y con esto cumplir con

la reglamentacin trmica para la zona.

Y finalmente la situacin mejorada, que a diferencia de la situacin

base mejorada, esta presenta mejoras en las ventanas de la vivienda, esto

tambin segn lo expuesto en el Manual de Aplicacin de Reglamentacin

Trmica en las Soluciones Constructivas Genricas, y con esto cumplir con

la reglamentacin trmica para la zona.


49/87



4.2 Resultados de la simulacin de la vivienda con la situacin base.

4.2.1 Descripcin de materialidad de Situacin Base de la Vivienda

Se expresa la materialidad de la vivienda.

- Radier: En base a hormign de 0,1 mts. de espesor con unadosificacin mnima de 212,5 Kg/cem/m3.

- Tabiqueria: En base a estructura de pino en bruto de 2x4 y 4x4,excepto en las soleras inferiores que sern en madera nativa de roble

de 3X4 con aislacin trmica en base a poliestireno expandido de

30mm de densidad 10 Kg/m3. Con revestimiento exterior de traslapo

de pino impregnado de 1x6 con canto recto, tambin en lugares

indicados en planos con plancha Super Board de 4 mm. y en

interior listn de madera en pino machihembrado de x5 con

canto recto.

- Techumbre: Se conforma por tijerales en base a piezas de coige de2x8 con costaneras 2x2, con cubierta de Planchas zincalum onda

estndar, largo continuo de 0,5 mm de espesor, previa colocacin de

fieltro de 15 lbs. Trmicamente aislado con poliestireno expandido de

50mm de espesor con densidad de 10 Kg/m3.

- Ventanas: Montadas en un marco en base a madera de Rauli de120x45mm, construidas con perfiles de aluminio de la lnea 6.000

Digosa con vidriado simple de 3mm de espesor.

4.2.2 Ganancias internas situacin base

A continuacin se presentan los resultados obtenidos en relacin a las

ganancias internas, es decir los aportes calricos a los recintos en estudio;los elementos considerados fueron:

Ganancias solares Ganancias por calefaccin


50/87



Ganancias por iluminacin Ganancias por computadores y equipos Ganancias por ocupacin

Figura 4.1 Grafico Ganancias Internas Anual en situacin base.

Figura 4.2 Grafico Ganancias Internas Mensual en situacin base.

Los elementos que mayor aporte generan, son las ganancias solares

directas (superficies transparentes, vidrios) y las ganancias generadas por


51/87



calentamiento sensible de zona (calefaccin), aportando cada uno

11.229,04 kWh y 23.163,71 kWh por ao respectivamente como lo

muestra la figura 4.1.

El gasto generado por la calefaccin de tiro balaceado para el tipo devivienda se considera normal (23.163,71 kWh/ao) figura 4.3 .

Mes Demanda (kWh) Gas (Kg) Costo MensualEnero 0 0,00 $ 0Febrero 0 0,00 $ 0Marzo 1.474 161,15 $ 125.371Abril 2.162 236,34 $ 183.870Mayo 2.650 289,73 $ 225.410

Junio 3.096 338,48 $ 263.335 Julio 3.234 353,55 $ 275.061Agosto 3.071 335,71 $ 261.184Septiembre 2.685 293,52 $ 228.360Octubre 2.151 235,16 $ 182.954Noviembre 1.539 168,25 $ 130.901Diciembre 1.102 120,52 $ 93.762

Tabla 4.1 Costos Asociados a sistema de calefaccin de tiro balanceado

Figura 4.3 Grafico Calentamiento de Zona (anual).


52/87



Las mayores Ganancias solares se generan en los meses de Enero,

Febrero, Noviembre y Diciembre, puesto que son los meses en que se

generan mayor radiacin solar por la estacin climtica, generndose la

mayor ganancia en el mes de Enero con 1532,08 kWh/mes.

Con respecto a la iluminacin, los meses que ms ganancia generan

son Marzo, Mayo y Agosto con un aporte de 320,83 kWh/mes. Esto se

puede atribuir a que en esos meses son los que presentan menor ganancia

solar en comparacin con los meses de la temporada veraniega (para los

anlisis solo se evala de Marzo a Diciembre) que por el contrario es el

periodo que presenta mayores ganancias.La mayor ganancia aportada por computadores y equipos son

generados en los meses de Marzo, Mayo, Julio, Agosto, Octubre y

Diciembre con 479,30 kWh/mes. Estos resultados casi se mantienen

constantes en toda poca de ao, exceptuando enero y febrero que son

meses en que no hay estudiantes en los hogares, por lo cual no se

consideran para el estudio.

La calefaccin presenta mayores ganancias en los meses de Junio

(3233,89 kWh/mes), Julio (3096,83 kWh/mes) y Agosto (3070,74

kWh/mes), estos valores se deben a que en estos tres meses se presentan

las condiciones climticas ms desfavorables en el ao. Por el contrario las

menores ganancias aportadas por la calefaccin se dan en los meses de

Marzo (1473,99 kWh/mes), Noviembre (1539,00 kWh/mes) y Diciembre

(1102,36 kWh/mes), por ser estos los meses en que las condiciones

climticas son ms favorables, adems de en estos meses se concentranlas mayores ganancias solares, por lo cual no se requiere calefaccin.

Con respecto a las ganancias por ocupacin se aprecian en el mismo

rango todos los meses, registrndose el mayor aporte en el mes de Julio


53/87



con 586,44 kWh/mes, estos se puede deber a que este periodo se

encuentra en pleno invierno y en periodo de pruebas finales y exmenes

del primer semestre, por lo cual la ocupacin de la vivienda tiende a ser

ms alta y la nulidad total en Enero y Febrero por el receso Universitario

(el estudio solo se evala de Marzo a Diciembre).

4.2.3 Elementos Constructivos y Ventilacin

A continuacin se presentan los resultados obtenidos con respecto a las

infiltraciones presentes en la vivienda por los diferentes elementos de la

envolvente ( Fig. 4.4 ), estos son:

Muros Cielos

Ventanas Suelo

Figura 4.4 Grafico de prdidas de la envolvente de la vivienda yventilacin anual en la situacin actual.

Otro punto importante que se analiza son las renovaciones de aire

promedio generadas por ventilacin natural e infiltracin.


54/87



Con respecto a las perdidas por la envolvente de la vivienda

anualmente, las mayores prdidas se presentan en los puntos expresados

en la tabla 4.2

Ventanas -10.060,12 kWhMuros -7.679,34 kWh

Infiltraciones (ext.) -8.909,89 kWh

Tabla 4.2 Mayores prdidas en la envolvente de la vivienda

Adems en la figura 4.4 se visualiza el promedio de las renovaciones deaire en la vivienda, lo que corresponde a 1,07 ACH.

En la distribucin mensual, las mayores prdidas en la envolvente se

generaron en los meses Junio, Julio y Agosto, esto se debe a que en estos

meses se presentan las menores temperaturas externas ( Fig. 4.5 ) y unmayor uso de calefaccin, esto implica mayor temperatura interior ( Fig.4.6 ).

Figura 4.5 Grafico de Temperatura sector de Hogares Estudiantiles.


55/87



Figura 4.6 Grafico Demanda de Calefaccin Mensual.

En los que se analiza con respecto de las ventanas las prdidas se

distribuyen como se demuestra en la tabla 4.3


56/87



Mes Perdida (kWh)Enero -234,70

Febrero -197,51

Marzo -687,24

Abril -889,80

Mayo -1021,46

Junio -1163,21

Julio -1217,36

Agosto -1192,23

Septiembre -1079,50

Octubre -948,71

Noviembre -774,94

Diciembre -653,47

Tabla 4.3 Prdidas Mensuales por Ventanas Vivienda en situacin base.

Se observa que las mayores prdidas se concentran entre los meses

de Mayo y Septiembre, siendo el mes con ms perdidas Julio con -1217,36

kWh (rojo), y el que presenta menores perdidas es Febrero con -197,51

kWh (amarillo).

Lo respecta a los muros, las prdidas se distribuyen de la siguiente

forma:

Mes Perdidas (kWh)Enero -219,99

Febrero -182,13

Marzo -525,57

Abril -667,17

Mayo -766,76

Junio -868,60


57/87



Julio -909,92

Agosto -894,26

Septiembre -813,81

Octubre -723,52

Noviembre -599,24

Diciembre -508,38

Tabla 4.4 Prdidas Mensuales por Muros de la Vivienda con la situacinbase.

Los datos obtenidos para los muros no varan en nada de los

obtenidos para ventanas, ya que el mes con mayor prdida siguen siendo

Julio (Rojo) y el que presenta menor perdida nuevamente fue Febrero

(amarillo).

Las prdidas por la techumbre se distribuyen de la siguiente como

muestra la siguiente tabla.


58/87



Mes Perdidas kWhEnero 7,14

Febrero -7,52

Marzo -13,01

Abril -41,77

Mayo -67,48

Junio -89,46

Julio -99,06

Agosto -95,76

Septiembre -84,94

Octubre -56,12

Noviembre -19,09

Diciembre 20,94

Tabla 4.5 Prdidas Mensuales por Techumbre Vivienda con la situacinbase.

Estas prdidas se concentran como en todos los otros casos, con

menores valores en los meses de periodo estival (Enero y Febrero) y con

mayores valores en los meses de pleno invierno (Julio y Agosto). Las

prdidas que se presentan por la techumbre se deben en gran mayora a

los vacos que existen en ellas (entretechos laterales), estos entretechos

permiten que circule aire, esto ayuda a que se generen mayores

renovaciones de aire y por ende mayores infiltraciones.

En el caso de la vivienda las renovaciones de aire, se mantienen

contantes, con muy poca variacin los valores van entre 1,04 ca/h y 1,08

ca/h

4.2.4 Total Combustibles

En este punto se presentan los grficos del consumo de combustible


59/87



y electricidad, tanto anual como mensual de la vivienda.

Figura 4.7 Gasto anual de Combustible y Electricidad de la vivienda enestudio con su situacin base.

Figura 4.8 Gasto mensual de Combustible y Electricidad de la vivienda en

estudio con su situacin base.

En la figura 4.7 se visualiza el grafico que nos muestra la cantidadde combustible y electricidad consumida por la vivienda en un ao, la

demanda de electricidad de la vivienda es de 15.357,83 kWh/ao y por


60/87



otra parte la demanda de gas es de 27.908,09 kWh/ao.

En la figura 4.8 se visualiza los consumos de gas y electricidad deforma mensual.

Con respecto al gas, se puede mencionar que se utiliza desde marzo

a diciembre, ya que son los meses en que las viviendas se encuentran con

estudiantes. El mayor consumo de gas se presenta en el mes de Julio con

una demanda de 3.896,25 kWh, esta demanda se debe a que en Julio es el

mes que presenta ms bajas temperaturas anuales, por lo los sistemas de

calefaccin funcionan continuamente.

En cuanto a la electricidad, se visualiza un consumo parejo en los

meses que van desde marzo a diciembre y una fuerte baja en los meses de

enero y febrero, esto por encontrarse la vivienda sin estudiantes por el

receso universitario de verano. El consumo elctrico mensual se expresa

en la tabla 4.6


61/87



Mes Demanda kWhEnero 649,94

Febrero 587,42

Marzo 1430,84

Abril 1383,85

Mayo 1430,84

Junio 1384,59

Julio 1430,10

Agosto 1430,84

Septiembre 1384,59

Octubre 1430,10

Noviembre 1384,59

Diciembre 1430,10

Tabla 4.6 Demanda elctrica mensual de la vivienda con su situacinactual.

A continuacin se presenta la Tabla 4.7 , la que indica la demandade combustible anual.

DemandaAnual (kWh) COP

Demanda deConsumo Anual

(Kwh)


(Kcal)


(Kg)

23.163,71 0,65 35.636,47 30.642.018,73 2.532,40

Tabla 4.7 Demanda anual para calefaccin de la vivienda con susituacin base.

De la tabla 4.7 , se obtiene el total de Kg consumidos en el periodode un ao correspondiente a 2.532,40 kg/ao.


62/87



4.2.5 Cargas del Sistema

En este punto se presentan los resultados respecto de las cargas del

sistema, es decir lo que necesita la vivienda para calefaccionarse.

La demanda anual de la vivienda corresponde a 23.163,71 Kwh

como lo muestra la figura 4.9

Figura 4.9 Grafica Cargas Anuales de Sistema con situacin base de la

vivienda.


63/87



Figura 4.10 Grafica Cargas Mensuales de Sistema con situacin base dela vivienda.

Con respecto a las cargas mensuales, estas se encuentran

distribuidas de marzo a diciembre, ya que estos son los meses en que la

vivienda se encuentra con ocupantes, por lo que necesita calefaccin. Las

mayores demandas se aprecian de Mayo a Septiembre. Generndose el

mayor gasto en Julio con 3.233,89 kWh.

4.3 Resultados de la simulacin de la vivienda, con la situacin basemejorada

4.3.1 Descripcin de materialidad de Situacin Base Mejorada de laVivienda


- Piso: En base a hormign de 0,1 mts. de espesor con unadosificacin mnima de 212,5 Kg/cem/m3. con polietileno de 0,3

mm de espesor, aislacin trmica compuesta por poliuretano rigido

de densidad 40 kg/m3 y espesor de 36 cm y piso de madera de pino

de espesor .


64/87





30mm de densidad 10 Kg/m3 . Con revestimiento exterior de traslapo



interi or listn de madera en pino machihembrado de x5 con

canto recto.



fieltro de 15 lbs. Trmicamente aislado con poliuretano rigido de 75

mm de espesor con densidad de 40 Kg/m3.

- Ventanas: Montadas en un marco en base a madera de Rauli de120x45mm, construidas con perfiles de aluminio de la lnea 6.000

Digosa con vidriado simple de 3mm de espesor.

4.3.2 Ganancias internas

A continuacin se presentan los resultados obtenidos en relacin alas ganancias internas que presenta la vivienda en la situacin base

mejorada.


65/87



Figura 4.11 Grafico Ganancias Internas Anual en situacin basemejorada.

La demanda de calefaccin fue de 24.479,50 kWh anual, lo que

signific una disminucin en comparacin con la situacin base de

8.684,21 kWh anuales.

Ganancias Internas (kWh)Parmetros Situacin Base Situacin Base Optimizada

Iluminacin 3200,50 3200,50Computadores+Equipos 4731,13 4731,13Ocupacin 5753,53 5657,56Ganancias Solares 11229,04 11229,04Calefaccin 23163,71 14479,50

Tabla 4.8 Diferencias de Ganancias Internas entre situacin base ysituacin base mejorada.

La nica diferencia que se presento fue en el tem de calefaccin,

donde se aprecia una disminucin de 38%.


En este punto la vivienda aumento o mantuvo sus prdidas, pero en


66/87



porcentajes menores, el valor que vario en forma importante fue suelo

sobre terreno con una disminucin desde los -11.756,74 kWh hasta los

-2.461,55 kWh. esto entre situacin base y situacin base mejorada.

La situacin de la vivienda en su modelamiento de la situacin base

mejorada se muestra en la figura 4.12

Figura 4.12 Grafico Elementos Constructivos y Ventilacin de vivienda en

situacin base mejorada.4.3.4 Total Combustibles

En este punto se presentan los grficos del consumo de combustible

y electricidad, tanto anual como mensual de la vivienda con su situacin

base mejorada.


67/87



Figura 4.13 Gasto anual de Combustible y Electricidad de la vivienda enestudio con su situacin base mejorada.

Figura 4.14 Gasto mensual de Combustible y Electricidad de la viviendaen estudio con su situacin base mejorada.

En la figura 4.13 se visualiza el grafico que nos muestra la cantidadde combustible y electricidad consumida por la vivienda en un ao, la


68/87



demanda de electricidad de la vivienda es de 15.357,83 kWh/ao y por

otra parte la demanda de gas es de 17.445,18 kWh/ao.

En la figura 4.14 se visualiza los consumos de gas y electricidad de

forma mensual con la situacin actual mejorada.

A continuacin se presenta la Tabla 4.9 , la que indica la demandade combustible anual de la situacin base y la base mejorada.

Situacin base Situacin Base MejoradaDemanda Anual

(kWh)23.163,71 14.479,50

COP 0,65 0,65


(kWh)

35.636,48 22.276,15


(Kcal)

30.642.024,68 19.155.261,39


(Kg)

2.532,40 1.583,08

Tabla 4.9 Diferencia de demanda anual para calefaccin de la viviendaentre situacin base y situacin base mejorada.

De la tabla 4.9 , se obtiene el total de Kg consumidos en el periodode un ao correspondiente a 1.583,08 kg/ao con la situacin base

mejorada. Lo que muestra que en comparacin de a la situacin base

muestra un ahorro de 949,32 Kg de Gas anual.


69/87



4.3.5 Cargas del Sistema

En este punto se presentan los resultados respecto de las cargas del

sistema, es decir lo que necesita la vivienda para calefaccionarse con la

situacin base mejorada.

La demanda anual de la vivienda corresponde a 14.479,50 Kwh

como lo muestra la figura 4.15 , lo que muestra un gran ahorro de energa,este ahorro corresponde a 8.683,5 kWh anuales.

Figura 4.15 Grafica Cargas Anuales de Sistema con situacin basemejorada de la vivienda.

4.4 Resultados de la simulacin de la vivienda, con la situacinmejorada

4.4.1 Descripcin de materialidad de Situacin Mejorada de laVivienda


- Piso: En base a hormign de 0,1 mts. de espesor con unadosificacin mnima de 212,5 Kg/cem/m3. con polietileno de 0,3

mm de espesor, aislacin trmica compuesta por poliuretano rgido


70/87



de densidad 40 kg/m3 y espesor de 36 cm y piso de madera de pino

de espesor .



30mm de densidad 10 Kg/m3 . Con revestimiento exterior de traslapo



interior listn de madera en pino machihembrado de x5 con

canto recto.



fieltro de 15 lbs. Trmicamente aislado con poliuretano rigido de 75

mm de espesor con densidad de 40 Kg/m3.

- Ventanas: DVH con vidriado interior de 3mm, cmara de aire de12mm y vidriado exterior de 3mm. con marco de PVC

- Aplicacin de sellantes: esto se realiza para reducir las

infiltraciones de la vivienda en un 30%.

4.4.2 Ganancias internas

A continuacin se presentan los resultados obtenidos en relacin a

las ganancias internas que presenta la vivienda en la situacin mejorada.


71/87



Figura 4.16 Grafico Ganancias Internas Anual en situacin mejorada.

La demanda de calefaccin fue de 8.210,95 kWh anual, lo que

signific una disminucin de 14.952,76 kWh anuales en comparacin con

la situacin base.

Ganancias Internas (kWh)

ParmetrosSituacin

BaseSituacin Base

OptimizadaSituacinmejorada

Iluminacin 3200,50 3200,50 3200,50Computadores+Equipos 4731,13 4731,13 4731,13Ocupacin 5753,53 5657,56 5532,07Ganancias Solares 11229,04 11229,04 8991,79Calefaccin 23163,71 14479,50 8210,95

Tabla 4.10 Diferencias de Ganancias Internas entre situacin base,situacin base mejorada y situacin mejorada.

El ahorro de calefaccin entre la situacin base y la situacinmejorada es de un 65% en consumo de gas anual.


72/87




En este punto la vivienda presento una gran variacin en las

perdidas por acristalamiento (ventanas) disminuyendo en un 54% entre la

situacin base y la situacin mejorada.

Figura 4.17 Grafico Elementos Constructivos y Ventilacin de vivienda ensituacin me

Documents

Análisis de estrategias para minimizar la demanda de energía térmica en los hogares estudiantiles de la Universidad de La Frontera